盧清國

（1.河南省地圖院，河南 鄭州 450008）

近年來，河南省連續(xù)遭遇不同程度的干旱、洪澇，危及糧食安全和社會穩(wěn)定[1]。為應對這種災害性氣候，保證糧食產(chǎn)量，河南省政府在原有農(nóng)村水利工程的基礎上，加大了對農(nóng)村水利工程的投入。但由于這些工程分散，管理水平低下，造成了維護困難，直接影響這些農(nóng)村水利工程正常功能的發(fā)揮。為使這些水利建設工程發(fā)揮最大的功效，需要建立信息化的水利管理信息平臺，將分散性的農(nóng)村水利工程進行高效管理、組織，切實為農(nóng)村水利工程運營管理提供便利的管理工具，有效降低管理成本[2]。

1 農(nóng)村水利工程管理現(xiàn)狀

農(nóng)村小型水利工程種類繁多，主要包括小型溝、渠、圩、壩、橋、涵、水庫、機井、排灌站等。微小的水利工程一般是鄉(xiāng)、村(組)集體投資建成，也有一部分是通過農(nóng)業(yè)扶貧資金來興建[3]。國家為了保證糧食安全，加大了對農(nóng)村的投入，也興建了一批小型的水利工程。但受傳統(tǒng)思想和客觀條件的限制，這些微小水利工程管理現(xiàn)狀普遍堪憂，嚴重影響了其正常功能的發(fā)揮。

1.1 工程管理滯后

農(nóng)村水利工程的管理一般都是按行政區(qū)劃管理，各行政區(qū)域缺少共同管理的聯(lián)合機制。由于地方財政的局限性、工程養(yǎng)護經(jīng)費不足、農(nóng)戶承擔有限，工程在管理維護中入不敷出，造成了一些工程不能及時有效地更新，使得這些原本應該發(fā)揮作用和效益的水利設施服務質量下降，形成難以為繼的惡性循環(huán)。

1.2 財政投入不足。

由于地方政府財政的局限性，不能及時對農(nóng)村水利工程給予配套和補助。盡管國家對農(nóng)村水利工程的管理和建設加大了資金投入，也給了很大的政策傾斜，但是河南省作為農(nóng)業(yè)大省，農(nóng)村水利工程的財政資金缺口依然較大，這些優(yōu)惠政策不能從根本上解決水利工程的建設所需。項目不能正常啟動和正常驗收，也加大了爭取更多水利資金的難度。

1.3 基層水利技術人員技術水平和綜合素質參差不齊

基層水利部門直接面向農(nóng)村，盡管有設計、監(jiān)理、施工、政府監(jiān)督等多種職能，但作為一個單一的水利管理部門，有管理范圍窄、級別低的弱點。隨著政府機構改革，鄉(xiāng)鎮(zhèn)以下水利站都進行了撤并、人員分流，形成了工作積極性不高的工作狀態(tài)。技術人員主要負責行政事務，很少參加技術培訓，進行必要的技術交流，技術水平有限，更缺乏深層次的實踐經(jīng)驗，這種狀態(tài)直接造成了農(nóng)村基層水利技術人員綜合素質參差不齊，同時資源配置不均導致效率低下，不能發(fā)揮應有的對農(nóng)村水利工程的監(jiān)管職能[4]。

2 系統(tǒng)的設計原則

農(nóng)村水利工程管理信息系統(tǒng)是一個專題性的地理信息系統(tǒng)，是互聯(lián)網(wǎng)技術結合地理信息技術在水利工程管理方面的具體實踐。開發(fā)、設計時既要考慮滿足互聯(lián)網(wǎng)技術的應用，也要滿足地理信息與實際工程結合，管理數(shù)據(jù)量大，處理復雜。系統(tǒng)設計時應遵循以下原則：

1）科學性原則。借鑒國內(nèi)外已經(jīng)成功應用的管理類地理信息系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)驗，結合農(nóng)村水利工程分布與管理的專業(yè)特點，按照地理信息工程的思想和方法創(chuàng)建，從而保證系統(tǒng)建設的科學性。

2）實用性原則。立足于河南省農(nóng)村水利工程綜合管理現(xiàn)狀，在提高工程管理水平的原則下，確保為各級水利主管部門和政府提供準確、及時、有效的工程狀況信息，滿足河南省農(nóng)村水利工程管理的需要。

3）標準化原則。系統(tǒng)建設嚴格按相應的規(guī)范標準執(zhí)行，水利數(shù)據(jù)將按照水利工程建設的行業(yè)標準和規(guī)范，地理信息數(shù)據(jù)按照地理信息產(chǎn)業(yè)標準和規(guī)范進行數(shù)據(jù)處理，從而保證系統(tǒng)信息的規(guī)范化和標準化。

4）可擴充性和開放型原則。系統(tǒng)在設計上應注重農(nóng)村水利工程建設的原則、國家的政策法規(guī)、軟件平臺的發(fā)展及擴展、硬件設施的升級等。

5）兼容性原則。系統(tǒng)設計充分考慮各類數(shù)據(jù)的格式，通用標準的地理信息數(shù)據(jù)格式不僅能實現(xiàn)各種地理信息數(shù)據(jù)的共享和升級，也能實現(xiàn)應用與不同的應用系統(tǒng)。標準的水利數(shù)據(jù)格式對于系統(tǒng)維護和更新也是一種保障。

3 系統(tǒng)功能結構和體系架構

3.1 系統(tǒng)的功能結構

農(nóng)村水利工程信息管理系統(tǒng)對水利用戶既是一個開放的資源共享系統(tǒng)，也是一個應用集成的系統(tǒng)，其功能是為政府和各級水利主管部門提供農(nóng)村水利工程的基本信息和管理狀態(tài)等服務，也是水利工程信息化管理的重要組成部分。主要技術是利用當前流行的互聯(lián)網(wǎng)+地理信息技術，將農(nóng)村的水利工程的狀態(tài)在政務版電子地圖上展現(xiàn)出來，滿足水利工程在建設，維護、使用、管理上的需要，有利于更加高效快捷地管理農(nóng)村水利工程。

系統(tǒng)采用B/S與C/S相結合的軟件架構方式，主要服務于不同的工作方式。采用面向服務構架的設計思想，一般業(yè)務工作使用B/S架構，應用子系統(tǒng)采用C/S架構。河南省農(nóng)村水利工程管理平臺主要分“工程基本狀態(tài)”、“地圖服務”、“項目受益范圍信息”、“工程管理”等相關功能，主要應用于水利工程的基本信息編輯與查詢。按照行政管理范圍，分別按省、市、縣、鄉(xiāng)、行政村五級權限對全省農(nóng)村水利工程統(tǒng)一管理。系統(tǒng)主要功能結構如圖1所示。

圖1 農(nóng)村水利工程系統(tǒng)功能結構圖

3.2 系統(tǒng)的體系架構

農(nóng)村水利工程信息管理系統(tǒng)從邏輯架構上可分為4個層次：基礎層、數(shù)據(jù)層、應用層和服務層，系統(tǒng)的總體架構如圖2所示。

1）基礎層是系統(tǒng)建設和運行分析的基礎，包括操作系統(tǒng)平臺、GIS基礎平臺、數(shù)據(jù)庫基礎平臺，這些平臺是“農(nóng)村水利工程管理系統(tǒng)”運行的基礎。

2）數(shù)據(jù)層是整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理與交換中心，包括地理空間數(shù)據(jù)庫、水利基礎數(shù)據(jù)庫、農(nóng)村水利工程專題數(shù)據(jù)庫和元數(shù)據(jù)4大類。存儲了基礎地理信息數(shù)據(jù)、航空航天影像數(shù)據(jù)、農(nóng)村水利設施基本數(shù)據(jù)、所有水利工程建設原始資料、部分工程三維場景數(shù)據(jù)等各類數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)中心依托現(xiàn)有成熟的數(shù)據(jù)庫管理軟件SQL和ArcGIS平臺，按照統(tǒng)一的標準建立水利工程地理空間數(shù)據(jù)庫，對數(shù)據(jù)實行集中管理與存儲，為應用系統(tǒng)平臺提供完整數(shù)據(jù)支撐[5]。

3）應用層是平臺建設的核心層，具體包括供水工程信息服務、抗旱應急工程等應用子系統(tǒng)，該層采用開放式的結構構建，可以在運營期不斷添加構建其他應用系統(tǒng)，保證了系統(tǒng)的兼容性。

4）服務層也可以稱為用戶應用層，通過應用程序、瀏覽器等為用戶提供農(nóng)村水利工程信息管理，具體功能模塊包括基本瀏覽與操作、數(shù)據(jù)交換、Web 信息發(fā)布等，實現(xiàn)各種業(yè)務模塊的快速搭建和集成。

圖2 農(nóng)村水利系統(tǒng)體系結構圖

4 系統(tǒng)功能

4.1 水利工程信息管理功能

農(nóng)村水利工程種類繁多，除了溝、渠、圩、壩、橋、涵、水庫、機井、排灌站外，還有小型的坑塘、湖泊，水電站也是其中的一部分，每個工程的作用也不一樣，所以水利工程信息管理的內(nèi)容十分豐富。為了在客戶端有好的體驗，系統(tǒng)對工程信息按點、線、面工程進行了分類管理：點狀（壩、橋、涵、機井等）、線狀（溝、渠、圩等）面狀（坑塘、水庫等）。每個工程分別建立了工程建設信息和工程使用信息表。如點狀、線狀、面狀工程分別管理以下信息：項目代碼、工程名稱、立項時間、竣工時間、施工單位、監(jiān)理單位、管理責任人、工程長度、工程面積、水源水質、水源深度、儲水能力、受益范圍（受益人數(shù)或者戶數(shù)）、受益面積、項目照片、工程簡介、備注等。并根據(jù)以上信息，提供多種查詢方式。

4.2 抗旱應急工程信息管理功能

該功能主要包括各年度新建水利工程的基本信息，項目的申請、審批、施工、監(jiān)理及項目拆遷賠償?shù)软椖拷ㄔO的基本狀態(tài)，也包括具體已建工程的基本信息，如工程的范圍、長度、面積、受益人口等信息管理。

4.3 工程添加、更新功能

添加農(nóng)村水利工程詳細信息有兩種方式：①可以通過管理人員后臺對各種數(shù)據(jù)庫進行添加、更新；②遠程用戶也可以通過網(wǎng)頁進行添加，后臺審核通過核實添加到數(shù)據(jù)庫，即完成工程內(nèi)容添加、更新。

4.4 地圖功能

跨平臺的瀏覽器支持矢量地圖和柵格數(shù)據(jù)顯示，地圖平滑縮放、自動漫游，地理信息標注、糾錯。系統(tǒng)終端以不同比例尺行政區(qū)劃的主要地理要素為背景的電子地圖，疊加水利工程要素，在終端顯示屏上平滑縮放，通過不同形式標識工程項目信息，并自動調整標注顯示大小。

4.5 查詢、統(tǒng)計功能

系統(tǒng)提供的查詢功能主要包括項目名稱查詢、地點查詢、竣工時間查詢、受益范圍大小查詢、面積查詢，根據(jù)查詢結果輸出相應的顯示結果，對于模糊查詢，將顯示統(tǒng)計圖表和分布范圍，地圖上出現(xiàn)鷹眼亮顯。

4.6 輸出功能

系統(tǒng)提供了兩種輸出方式，各種專題信息可以通過顯示器和投影屏幕輸出，也可以通過打印設備對查詢的結果和專題進行專業(yè)輸出。

4.7 其他功能

系統(tǒng)除了以上功能，還可通過GPS對各類工程進行定位、信息輸入、數(shù)據(jù)更新。每個水利工程也可接入不同類型的多媒體數(shù)據(jù)，多媒體數(shù)據(jù)的類型有照片、錄像、工程圖、剖面圖、錄音、文字。

5 結 語

本文通過對GIS在農(nóng)村水利工程管理信息系統(tǒng)中的應用，實現(xiàn)了農(nóng)村水利工程信息化管理模式，通過WebGIS的技術手段將農(nóng)村水利基礎數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、農(nóng)村水利專題數(shù)據(jù)庫和基礎地理信息數(shù)據(jù)系統(tǒng)進行系統(tǒng)整合[6]。充分利用GIS的強大空間功能，改變過去檔案展示和靜態(tài)的信息管理模式，促進了各級水利部門實行農(nóng)村水利工程共享化管理，為行業(yè)主管各項決策提供信息基礎，確保農(nóng)村水利工程最大效能發(fā)揮。

在近幾年，隨著城市化戰(zhàn)略的開展，國家大力推進社會主義新農(nóng)村建設，也對農(nóng)村水利基礎設施建設逐步增加投入力度。河南省農(nóng)村水利工程信息系統(tǒng)的建設，加快了河南省農(nóng)村水利信息化進程，通過全新的GIS技術手段規(guī)范農(nóng)村水利工程管理流程，提高工作效率，全面提高了河南省農(nóng)村水利行業(yè)管理水平和管理能力[7]。